Batterien aus Rost: Deutsche Forscher entwickeln umweltfreundliche Lithium-Ionen-Alternative
Materialwissenschaftler der Universität des Saarlandes setzen auf Eisenoxid-gefüllte Kohlenstoffkugeln als umweltfreundliche Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien. Das Besondere: Die Speicherkapazität steigt mit jedem Ladezyklus.
Rost als Batterierohstoff? Was zunächst abwegig klingt, könnte die Energiespeicherung nachhaltiger machen. Materialwissenschaftler der Universität des Saarlandes haben nach eigenen Angaben Eisenoxid - chemisch gesehen nichts anderes als Rost - in hochporöse Kohlenstoffhohlkugeln eingebracht und damit vielversprechende Speicherkapazitäten erzielt.
Die Mozartkugel der Batterien
Herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus enthalten problematische Stoffe wie Nickel und Kobalt, deren Abbau mit erheblichen Umweltbelastungen verbunden ist. Zudem sind die Lösungsmittel zur Beschichtung von Elektrodenmaterialien toxisch. Die saarländischen Forscher suchten daher nach umweltfreundlichen Alternativen - heraus kamen die Kohlenstoffhohlkugeln, die an der Universität Salzburg von Professor Michael Elsässer entwickelt wurden.
Die Metallforscherin Stefanie Arnold, die als Post-Doktorandin bei Volker Presser (Professor für Energie-Materialien an der Universität des Saarlandes), erklärt das Konzept anhand einer bekannten Süßigkeit:
"Aus Salzburg kommen ja bekanntlich die Mozartkugeln her. Analog zu diesen gefüllten Schokoladenkugeln kann man sich die Kohlenstoffhohlkugeln vorstellen."
Je länger die Batterie läuft, desto höher wird die Leistung
Die sogenannten Spherogele sollen laut den Forschern Einheiten von circa 250 Nanometern mit großen Oberflächen und einer hohen elektrochemischen Kapazität bieten. Eine der zentralen Hürden bestand darin, passende Metalloxide über eine chemische Synthese in den vorhandenen Hohlraum einzubringen.
- Erste Versuche mit Titandioxid stellten sich als untauglich heraus - die Fähigkeit zur Lithium-Ionen-Speicherung und -Freigabe war zu gering.
- Im Anschluss liefen die Versuche mit Eisenoxid, was deutlich besser funktionierte. Mit einem skalierbaren Syntheseverfahren auf Basis von Eisenlaktat ließen sich verschiedene Varianten in das Kohlenstoffgerüst der Hohlkugeln integrieren.
- Nach Angaben der Forscher entstanden dabei "robuste poröse Netzwerke mit gleichmäßig verteilten Eisen-Nanopartikeln".
Der besondere Clou: Die Speicherkapazität soll sich durch den elektrochemischen Prozess kontinuierlich erhöhen. In Arnolds Worten: "Je länger man also die Batterie nutzte, desto höher wurde ihre Leistung".
Der Grund liegt laut der Materialwissenschaftlerin in einem vorhandenen Aktivierungsprozess. Das metallische Eisen reagiert hierbei erst mit Sauerstoff zu Eisenoxid, wird dabei aktiviert und dehnt sich aus. Nach dem Ablauf von 300 solcher Zyklen hat das Eisenoxid alle Hohlräume der Kohlenstoffkugeln gefüllt und seine maximale Speicherkapazität erreicht.
Bis zur Marktreife ist aber wie üblich noch einiges an Forschungsarbeit erforderlich - Presser zeigt sich immerhin zuversichtlich, dass mit den Kohlenstoffhohlkugeln "Zwischenspeicher für regenerative Energien auf umweltfreundliche Weise" betrieben werden können. Getestet wird auch, ob sich das Material für Natrium-Ionen-Batterien eignet, die bei Elektroautoherstellern als Hoffnungsträger der Zukunft gesehen werden.
Von den anderen Marken reden wir lieber nicht ... .
Da kam schon der Prospekt verrostet an.
Ich erinnere mich noch an News, die von neuen Batterien für Smartphones gesprochen haben. die x Mal länger halten sollen. 15 Jahre später? Li-Ion. Die Kapazität ist dabei eher gestiegen, weil die Geräte größer wurden. Erinnert sich noch jemand an das HTC Desire? 3,7", 1400 mAh? Das war ungefähr die Zeit wo das Samsung Galaxy S (1!) aktuell war (4", 1400 mAh). Wir sind inzwischen 15 Generationen weiter. Das Galaxy S25 mit 6,2-6,7" hat 4000-5000 mAh. Die Fläche für den Akku anhand der Bildschirmdiagnoale ist dabei um etwa 120-140% angewachsen. So ganz viel mehr Energiedichte haben wir da nicht geschafft. Das war ungefähr der Erfolg. Von den erwähnen tagelangen Laufzeiten ist bis heute nichts angekommen.
Passend dazu schon in den Empfehlungen: https://extreme.pcgamesha...
Dann setzen wir uns mal wieder 10 Jahre hin und warten auf einen Durchbruch am Massenmarkt. Positiv an der Nachricht hier ist, dass wir mal Material benutzen, dass sowieso keiner haben will.